粉體流變學(xué)廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè),支持新產(chǎn)品的研發(fā)和制造。通過(guò)粉體流變學(xué)方面的投資,根據(jù)所測(cè)得的粉體特性與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的加工表現(xiàn)進(jìn)行關(guān)聯(lián),增進(jìn)對(duì)生產(chǎn)工藝和單元操作的理解。即使粉體的常規(guī)特性,例如粒徑分布等保持不變,供應(yīng)商和設(shè)備的變更(例如,選用更低成本的原料和工藝放大設(shè)備)都可能導(dǎo)致粉體整體行為的變化。而這些變化也會(huì)對(duì)工藝造成挑戰(zhàn),造成堵塞、混合均勻度差、批次生產(chǎn)時(shí)質(zhì)量或體積變化等一系列問(wèn)題。
通過(guò)測(cè)量并理解粉體行為,克服這些挑戰(zhàn),并就原料和生產(chǎn)方式的變更做出經(jīng)濟(jì)、高效的決策。
FT4粉體流變儀™
FT4粉體流變儀™作為通用粉體測(cè)試儀,提供自動(dòng)、可靠、全面的粉體性質(zhì)表征。該信息可與加工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行關(guān)聯(lián),提高生產(chǎn)效率并有助于質(zhì)量控制。FT4專注于測(cè)量粉體的動(dòng)態(tài)流動(dòng)特性,還可提供剪切盒測(cè)試,具有密度、可壓性和透氣性等整體特性的測(cè)試能力,全面表征與工藝相關(guān)的粉體性能。
FT4粉體流變儀™
案例研究1-生產(chǎn)地的影響
藥物活性成分樣品(API 1)在三個(gè)不同的地點(diǎn)A、B和C樓生產(chǎn)。其中B樓和C樓生產(chǎn)的API存在流動(dòng)不連續(xù)和混合均勻度的問(wèn)題,而A樓生產(chǎn)的API表現(xiàn)良好。來(lái)自三個(gè)不同生產(chǎn)地的樣品使用FT4動(dòng)態(tài)流動(dòng)法進(jìn)行評(píng)估。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明這三個(gè)樣品之間存在明顯的差異。A樓所得API 1基本流動(dòng)能(BFE)和比流動(dòng)能(SE)值,表明該粉體動(dòng)態(tài)流動(dòng)時(shí)阻力較小。B樓和C樓所得API 1的BFE和SE值較高,表明強(qiáng)制流動(dòng)時(shí)阻力更大,具有更強(qiáng)的機(jī)械互鎖和顆粒間摩擦作用,這兩者都可能導(dǎo)致流動(dòng)不連續(xù)和混合均勻度等上述觀察到的問(wèn)題。
基于以上這些理解,改進(jìn)B樓和C樓所使用的工藝條件,并在加工前對(duì)這些生產(chǎn)地所得批次進(jìn)行評(píng)估,確保API性能與A樓生產(chǎn)批次的相當(dāng),從而確保加工工藝的相容性。
案例研究2-填充過(guò)程中堵塞
第二種API(API 2)加工過(guò)程中采用填充操作。應(yīng)用一系列FT4測(cè)試方法對(duì)該API的不同批次進(jìn)行表征,由此發(fā)現(xiàn)可壓性是該過(guò)程中可接受性能的關(guān)鍵指標(biāo)。通過(guò)評(píng)估一系列樣品,確定可接受的可壓性限度。同時(shí)新工廠開始生產(chǎn)API 2,并在初運(yùn)行填充過(guò)程時(shí)也面臨加工問(wèn)題。*生產(chǎn)的API樣品具有較大的可壓性,超出可接受的參數(shù)空間。此后,對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行修改,之后的兩批樣品可壓性都落于可接受的范圍,如預(yù)期一樣,粉體在填充過(guò)程中表現(xiàn)良好。
然而,隨著氣候條件的改變,尤其是相對(duì)濕度的變化,還發(fā)生了其他問(wèn)題。在較高的濕度條件(48% RH)下,加工所得的粉體性能較差。在相同的環(huán)境條件下評(píng)價(jià)粉體,可壓性隨濕度的增大而增大,因此在某些濕度條件下,可壓性超出了預(yù)先規(guī)定的界限。由此確定該操作下可接受的濕度范圍。
案例研究3-API研磨工藝
某一API生產(chǎn)商考察選用新的研磨設(shè)備。備選的新設(shè)備所生產(chǎn)得到的材料,其粒徑分布(PSD)與現(xiàn)有研磨機(jī)得到的近似。
每臺(tái)研磨機(jī)上制備四個(gè)批次API,并使用FT4評(píng)價(jià)。在動(dòng)態(tài)流動(dòng)測(cè)試中發(fā)現(xiàn)明顯差異,備選的研磨機(jī)所生產(chǎn)的API具有較高的流速指數(shù)(FRI),較低的基本流動(dòng)能(BFE)、比流動(dòng)能(SE)和預(yù)處理松裝密度(CBD)。這些性能通常發(fā)生于粘性較強(qiáng)的材料,表明備選的研磨機(jī)所生產(chǎn)的粉體在生產(chǎn)過(guò)程中可能出現(xiàn)問(wèn)題。
粉體流變學(xué)的研究有助于檢測(cè)出粉體流動(dòng)特性的差異,而非僅僅通過(guò)粒徑來(lái)進(jìn)行區(qū)分。引進(jìn)新的加工設(shè)備有可能不利于生產(chǎn)。而粉體流變學(xué)的應(yīng)用則規(guī)避了這一風(fēng)險(xiǎn),并指導(dǎo)深入研究,采取預(yù)防措施。
結(jié)論
FT4粉體流變儀有助于成功排除故障并支持生產(chǎn)。常規(guī)的表征手段能夠幫助用戶或操作人員建立起知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù),確定生產(chǎn)問(wèn)題的根本原因。通過(guò)理解粉體特性及其與加工結(jié)果的關(guān)系,用以評(píng)估原料供應(yīng)商或生產(chǎn)方法變更所引致的風(fēng)險(xiǎn)。
FT4的多元測(cè)試方法適用于表征工藝相關(guān)的粉體性能,這些性能將影響不同加工過(guò)程中的流動(dòng)性。尤其是通過(guò)測(cè)試低應(yīng)力、動(dòng)態(tài)條件下的粉體,所得到的性能與加工表現(xiàn)具有良好的相關(guān)性。這一相關(guān)性可用于構(gòu)建粉體性能的設(shè)計(jì)空間,并與良好的加工表現(xiàn)相關(guān)聯(lián),從而評(píng)估新處方以及輸入和輸出批次,預(yù)測(cè)下游環(huán)節(jié)的行為。
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